(57)【要約】 【課題】  波のエネルギーを利用して効率よく発電できる波エネルギー利用装置を提供する。【解決手段】  波エネルギー利用装置１，１Ａ，１Ｂは、水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面３ｂを有し、中心部に開口３ａを有する本体１０，１０Ａ，１０Ｂと、本体１０，１０Ａ，１０Ｂの傾斜面３ｂ上に中心部から傾斜面３ｂ上を下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤１１と、開口３ａから下方に設けられ、水中側に連通する連通部１５を有するプール６と、連通部１５に配置された水車１６と、水車１６の回転に連動して発電する発電機１８とを備え、中心部が水面Ｓ上に出るように本体１０，１０Ａ，１０Ｂを水面Ｓに浮かせて、波の動きにともなって中心部から進入する水を利用するものであり、収斂堤１１に区切られた傾斜面３ｂを遡上して開口３ａからプール６内に進入した水の水位と本体１０，１０Ａ，１０Ｂ外部の水の水位との水位差によって前記水車１６を回転させて、発電機１８に発電させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部から進入する水を利用する波エネルギー利用装置において、
前記開口から下方に設けられ、水中側に連通する連通部を有するプールと、前記連通部に配置された水車と、該水車の回転に連動して発電する発電機とを備え、
前記収斂堤に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記水車を回転させて、前記発電機に発電させることを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項２】
水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部から進入する水を利用する波エネルギー利用装置において、
前記開口から下方で上下に画成された上部収容室と下部収容室とからなり、これら上下の収容室を連通する連通部を有するプールと、前記連通部に配置された水車と、該水車に連動して発電する発電機と、前記下部収容室内の水を前記本体から放水する、前記下部収容室から前記傾斜面まで通じた放水部と、該放水部を塞いで前記本体外部から前記下部収容室内への水の浸入を防止する逆止弁とを備え、
前記収斂堤に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プールの上部収容室内に進入した水の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記水車を回転させて前記発電機に発電させるとともに、前記下部収容室内の水が前記水位差によって前記放水部から前記本体の外に放水されることを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項３】
前記逆止弁は、前記下部収容室と前記放水部との境に設けたことを特徴とする請求項２に記載の波エネルギー利用装置。
【請求項４】
前記逆止弁は、前記放水部から放水される前記傾斜面の放水口に設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の波エネルギー利用装置。
【請求項５】
水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部から進入する水を利用する波エネルギー利用装置において、
前記開口から下方で上下に画成された上部収容室と下部収容室とからなるプールと、該プールの下部収容室に水中から水を取り込む取水管と、該取水管から前記下部収容室に取り込んだ水を本体の外に放水するための放水管と、前記取水管から水を取り込むとともに前記放水管に水を送り込む送水手段とを備え、
前記送水手段は、前記上部収容室に配置した第１水車と、前記下部収容室に配置した、前記第１水車に連動して回転する第２水車とを有し、
前記収斂堤に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した水の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記第１水車を回転させるとともに、前記第１水車の回転に連動して回転する前記第２水車が前記取水管から前記下部収容室に取り込んだ水を前記放水管に送り込んで前記本体の外へ放水することを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項６】
前記プールの上部収容室は水中側に連通する第１連通部を有し、
前記プールの下部収容室は前記放水管に連通する第２連通部を有し、
前記第１水車は、前記上部収容室の第１連通部に配置され、
前記第２水車は、前記下部収容室の第２連通部に配置され、  
前記第１水車を回転させた水は、前記第１水車によって前記第１連通部から水中側へ放出され、前記第２水車の回転によって前記下部収容室に取り込まれた水は、前記第２水車によって前記第２連通部から前記放水管に送り込まれて前記本体の外に放水されることを特徴とする請求項５に記載の波エネルギー利用装置。
【請求項７】
水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面を有し、前記中心部に開口を有する本体と、該本体の前記傾斜面上に前記中心部から前記傾斜面上を前記下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、前記中心部が水面上に出るように前記本体を水面に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部から進入する表面水を利用する波エネルギー利用装置において、
前記開口から下方に設けられ、水中側に連通する連通部を有するプールと、該プールの下方に設けられ、前記表面水と深部の水との水温差を利用して発電する温度差発電装置を配設した発電室と、前記温度差発電装置内に流通させる、表面水よりも水温の低い深部の冷水を水中から取り込むための取水管と、該取水管から冷水を取水して前記温度差発電装置内に送り込む送水手段と、該送水手段が送り込む冷水を前記温度差発電装置に流通させてから前記本体の外に放出する冷水流通手段と、前記プールから表面水を前記温度差発電装置に流通させてから前記本体の外に放出する表面水流通手段と、を備え、
前記送水手段は、前記プールの連通部に配置した第１水車と、前記取水管側に配置した、前記第１水車に連動して回転する第２水車とを有し、
前記収斂堤に区切られた前記傾斜面を遡上して前記開口から前記プール内に進入した表面水の水位と本体外部の水の水位との水位差によって前記第１水車を回転させるとともに表面水流通手段を流通し、前記第１水車の回転に連動して回転する前記第２水車が前記取水管から前記冷水流通手段に冷水を流通し、前記表面水流通手段を流通する表面水と前記冷水流通手段を流通する冷水との温度差によって前記温度差発電装置が発電することを特徴とする波エネルギー利用装置。
【請求項８】
前記温度差発電装置は、作動流体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器によって凝縮された作動流体を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮された作動流体を前記蒸発器に送るポンプと、前記蒸発器によって蒸発した作動流体によって回転するタービンと、該タービンの回転に連動して発電する発電機と、前記凝縮器、前記ポンプ、前記蒸発器および前記タービンを前記作動流体が循環するよう配設した配管構造と、を備え、
前記冷水流通手段は、前記取水管側から前記凝縮器を経由して前記本体の外に通じる流通管を有し、前記表面水流通手段は、前記プール側から前記蒸発器を経由して前記本体の外に通じる流通管を有し、
前記凝縮器によって凝縮された作動流体が前記蒸発器によって気化され、気化した作動流体が前記凝縮器に戻る前に前記タービンを回転させることにより、前記発電機が発電することを特徴とする請求項７に記載の波エネルギー利用装置。
【請求項９】
前記水車を通過する水量を制御するための制御弁を設けたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の波エネルギー利用装置。
【請求項１０】
前記本体の周縁を囲んで垂下する、吊り上げ可能なスカートを備えたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８および９に記載の波エネルギー利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水面側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面を有し、中心部に開口を有する本体と、該本体の中心部から傾斜面上を周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤とを備え、本体を水面に浮かせ、波の動きにともなって中心部から進入する水を利用する波エネルギー利用装置に関し、特に、波力を利用して発電するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から地球温暖化問題や様々な環境破壊問題などが叫ばれてきたが、これらの問題は近年になってますます大きな問題になっている。これらは、エネルギー問題とも密接に関連している。そのエネルギー問題には石油ピーク問題、化石エネルギー資源の枯渇化問題などエネルギー資源そのものの量的問題があり、省エネルギー、省資源が全世界的な課題になっている。
【０００３】
また、エネルギーの利用には環境破壊問題に直結する面があり、地球温暖化の一因であるエネルギー消費にともなう二酸化炭素の排出問題や原子力利用にともなう放射能の問題その他がある。原子力利用に関する問題としては、原子力発電所などの原子炉の老朽化などに伴って発生し得る放射能漏れ事故がある。放射能は生態環境への悪影響が大きく、放射能漏れ事故が発生したときには地域住民の生活環境への被害が甚大になる虞がある。
【０００４】
また、現在人の住めないような無人島、例えば尖閣諸島や沖ノ鳥島、竹島、小笠原諸島などの島々への居住を可能にし、釣り場や観光地としての可能性を高めるために、或いは離島における石油などの運搬費とエネルギー資源の節約や観光、水産業などの拡大による島民の生活向上や利便性の向上などを図るために波エネルギー資源を有効に利用する装置が望まれていた。
【０００５】
また、養殖場などにおいては、生産高を上げるために海水交換を良好にして汚染や酸素不足などの問題を解決する必要があり、そのためには養殖設備を水深の深い沖合いへ設けざるを得なかったが、そのような海域では大波浪があるので、消波と発電ができて海水交換ができる装置が望まれていた。
【０００６】
つぎに沖合い人工島や火力、原子力発電所、基地や飛行場、港湾建設などにおいても、外海は大波浪のため、これらの建設時には、安全でしかも安価に製作できる仮設消波装置などが必要とされていた。
【０００７】
このような状況の中で、地球環境に負荷のかからないクリーンな自然エネルギー、例えば海洋、ダム、湖沼などにおける風力や波力、また、ソーラーなどの有効利用が広がっている。
【０００８】
自然エネルギーを利用したものとして、例えば、波力の利用を実用化した波浪エネルギー変換装置、例えば消波装置などがある。また、波力発電など波エネルギー変換装置がある。さらに、波のエネルギーで送水する波力ポンプなど（特許文献１）がある。
【０００９】
【特許文献１】特公平６−７２５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、消波装置は、一旦海に設置すると大波時、小波時に区別なく波を消波することだけを目的として稼動させなくてはならないために、多様性に乏しくその割には製造コストや維持コストが高いために、費用対効果の割合が非常に高くついてしまうという問題点がある。
【００１１】
また、波力発電などの波エネルギー変換装置は、波エネルギーを空気エネルギーに変換して発電するために非常に効率の悪い装置となっている。
【００１２】
また、波力ポンプにおいても、特許文献１に開示されているように一基で送水できる水量は少ない。
【００１３】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、波のエネルギーを利用して効率よく発電できる波エネルギー利用装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、波のエネルギーを利用して大量に送水できる波エネルギー利用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
【００１６】
［１］  水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）と、該本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）を水面（Ｓ）に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）において、
前記開口（３ａ）から下方に設けられ、水中側に連通する連通部（１５）を有するプール（６）と、前記連通部（１５）に配置された水車（１６）と、該水車（１６）の回転に連動して発電する発電機（１８）とを備え、
前記収斂堤（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）外部の水の水位との水位差によって前記水車（１６）を回転させて、前記発電機（１８）に発電させることを特徴とする波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）。
【００１７】
［２］  水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）と、該本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）を水面（Ｓ）に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）において、
前記開口（３ａ）から下方で上下に画成された上部収容室（６ａ）と下部収容室（６ｂ，６ｃ）とからなり、これら上下の収容室（６ａ，６ｂ，６ｃ）を連通する連通部（１５）を有するプール（６）と、前記連通部（１５）に配置された水車（１６）と、該水車（１６）に連動して発電する発電機（１８）と、前記下部収容室（６ｂ，６ｃ）内の水を前記本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）から放水する、前記下部収容室（６ｂ，６ｃ）から前記傾斜面（３ｂ）まで通じた放水部（２２，３１）と、該放水部（２２，３１）を塞いで前記本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）外部から前記下部収容室（６ｂ，６ｃ）内への水の浸入を防止する逆止弁（２４，３４，３６）とを備え、
前記収斂堤（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）の上部収容室（６ａ）内に進入した水の水位と本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）外部の水の水位との水位差によって前記水車（１６）を回転させて前記発電機（１８）に発電させるとともに、前記下部収容室（６ｂ、６ｃ）内の水が前記水位差によって前記放水部（２２，３１）から前記本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）の外に放水されることを特徴とする波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）。
【００１８】
［３］  前記逆止弁（３４）は、前記下部収容室（６ｃ）と前記放水部（３１）との境に設けたことを特徴とする［２］に記載の波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）。
【００１９】
［４］  前記逆止弁（２４，３６）は、前記放水部（２２，３１）から放水される前記傾斜面（３ｂ）の放水口（２３，３５）に設けたことを特徴とする［２］または［３］に記載の波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）。
【００２０】
［５］  水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０Ｃ）と、該本体（１０Ｃ）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０Ｃ）を水面（Ｓ）に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部から進入する水を利用する波エネルギー利用装置（１Ｃ）において、
前記開口（３ａ）から下方で上下に画成された上部収容室（６ａ）と下部収容室（６ｂ）とからなるプール（６）と、該プール（６）の下部収容室（６ｂ）に水中から水を取り込む取水管（４８）と、該取水管（４８）から前記下部収容室（６ｂ）に取り込んだ水を本体（１０Ｃ）の外に放水するための放水管（４９）と、前記取水管（４８）から水を取り込むとともに前記放水管（４９）に水を送り込む送水手段とを備え、
前記送水手段は、前記上部収容室（６ａ）に配置した第１水車（４３）と、前記下部収容室（６ｂ）に配置した、前記第１水車（４３）に連動して回転する第２水車（４６）とを有し、
前記収斂堤（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した水の水位と本体（１０Ｃ）外部の水の水位との水位差によって前記第１水車（４３）を回転させるとともに、前記第１水車（４３）の回転に連動して回転する前記第２水車（４６）が前記取水管（４８）から前記下部収容室（６ｂ）に取り込んだ水を前記放水管（４９）に送り込んで前記本体（１０Ｃ）の外へ放水することを特徴とする波エネルギー利用装置（１Ｃ）。
【００２１】
［６］  前記プール（６）の上部収容室（６ａ）は水中側に連通する第１連通部（５０）を有し、
前記プール（６）の下部収容室（６ｂ）は前記放水管（４９）に連通する第２連通部（４７）を有し、
前記第１水車（４３）は、前記上部収容室（６ａ）の第１連通部（５０）に配置され、
前記第２水車（４６）は、前記下部収容室（６ｂ）の第２連通部（４７）に配置され、
前記第１水車（４３）を回転させた水は、前記第１水車（４３）によって前記第１連通部（５０）から水中側へ放出され、前記第２水車（４６）の回転によって前記下部収容室（６ｂ）に取り込まれた水は、前記第２水車（４６）によって前記第２連通部（４７）から前記放水管（４９）に送り込まれて前記本体（１０Ｃ）の外に放水されることを特徴とする［５］に記載の波エネルギー利用装置（１Ｃ）。
【００２２】
［７］  水面下端側の周縁から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面（３ｂ）を有し、前記中心部に開口（３ａ）を有する本体（１０Ｄ）と、該本体（１０Ｄ）の前記傾斜面（３ｂ）上に前記中心部から前記傾斜面（３ｂ）上を前記下端側の周縁に向って放射状に立設した、波を収斂するための収斂堤（１１）とを備え、前記中心部が水面（Ｓ）上に出るように前記本体（１０Ｄ）を水面（Ｓ）に浮かせて、波の動きにともなって前記中心部から進入する表面水を利用する波エネルギー利用装置（１Ｄ）において、
前記開口（３ａ）から下方に設けられ、水中側に連通する連通部（１５）を有するプール（６）と、該プール（６）の下方に設けられ、前記表面水と深部の水との水温差を利用して発電する温度差発電装置（１００）を配設した発電室（５５）と、前記温度差発電装置（１００）内に流通させる、表面水よりも水温の低い深部の冷水を水中から取り込むための取水管（５７）と、該取水管（５７）から冷水を取水して前記温度差発電装置（１００）内に送り込む送水手段と、該送水手段が送り込む冷水を前記温度差発電装置（１００）に流通させてから前記本体（１０Ｄ）の外に放出する冷水流通手段と、前記プール（６）から表面水を前記温度差発電装置（１００）に流通させてから前記本体（１０Ｄ）の外に放出する表面水流通手段と、を備え、
前記送水手段は、前記プール（６）の連通部（１５）に配置した第１水車（１６０）と、前記取水管（５７）側に配置した、前記第１水車（１６０）に連動して回転する第２水車（５６）とを有し、
前記収斂堤（１１）に区切られた前記傾斜面（３ｂ）を遡上して前記開口（３ａ）から前記プール（６）内に進入した表面水の水位と本体（１０Ｄ）外部の水の水位との水位差によって前記第１水車（１６０）を回転させるとともに表面水流通手段を流通し、前記第１水車（１６０）の回転に連動して回転する前記第２水車（５６）が前記取水管（５７）から前記冷水流通手段に冷水を流通し、前記表面水流通手段を流通する表面水と前記冷水流通手段を流通する冷水との温度差によって前記温度差発電装置（１００）が発電することを特徴とする波エネルギー利用装置（１Ｄ）。
【００２３】
［８］  前記温度差発電装置（１００）は、作動流体を凝縮させる凝縮器（５９）と、該凝縮器（５９）によって凝縮された作動流体を蒸発させる蒸発器（６３）と、前記凝縮された作動流体を前記蒸発器（６３）に送るポンプ（７１）と、前記蒸発器（６３）によって蒸発した作動流体によって回転するタービン（７２）と、該タービン（７２）の回転に連動して発電する発電機（７４）と、前記凝縮器（５９）、前記ポンプ（７１）、前記蒸発器（６３）および前記タービン（７２）を前記作動流体が循環するよう配設した配管構造（６８，７０，７３，７５）と、を備え、
前記冷水流通手段は、前記取水管（５７）側から前記凝縮器（５９）を経由して前記本体（１０Ｄ）の外に通じる流通管（５８，６０）を有し、前記表面水流通手段は、前記プール（６）側から前記蒸発器（６３）を経由して前記本体（１０Ｄ）の外に通じる流通管（６４ａ，６４ｂ）を有し、
前記凝縮器（５９）によって凝縮された作動流体が前記蒸発器（６３）によって気化され、気化した作動流体が前記凝縮器（５９）に戻る前に前記タービン（７２）を回転させることにより、前記発電機（７４）が発電することを特徴とする［７］に記載の波エネルギー利用装置（１Ｄ）。
【００２４】
［９］  前記水車（１６，４３，１６０）を通過する水量を制御するための制御弁（７７）を設けたことを特徴とする［１］，［２］，［３］，［４］，［５］，［６］，［７］または［８］に記載の波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。
【００２５】
［１０］
前記本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）の周縁を囲んで垂下する、吊り上げ可能なスカート（５）を備えたことを特徴とする［１］，［２］，［３］，［４］，［５］，［６］，［７］，［８］および［９］に記載の波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）。
【００２６】
前記本発明は次のように作用する。
【００２７】
［１］から［４］に記載の波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）は、本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）を水底（海底）（ＳＧ）から係留装置（２）により係留して、水面（Ｓ）上に浮遊させておく。この波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）に向って来た波（Ｗ）は、収斂堤（１１）で仕切られた傾斜部（３）の傾斜面（３ｂ）に上がり、本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）の中心部に進む。波（Ｗ）は、中心部に近付くにつれて収斂堤（１１）によって収斂されているので、傾斜面（３ｂ）を上がる波は、収斂作用を受けて波高が大きくなって開口（３ａ）からプール（６）内に入る。
【００２８】
プール（６）内に入った水は、傾斜部（３）の傾斜面（３ｂ）を遡上した水位と本体（１０，１０Ａ，１０Ｂ）の外部の水の水位との水位差によって、プール（６）の底部（８）もしくはプール（６）を仕切る仕切り板（１９）に設けた連通部（１５）内の水車（１６）を回転させて放水ホース（２５）もしくは放水部（２２，３１）を通り波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）の外部へ放水される。
【００２９】
水車（１６）が回転すると回転軸（１７）に連結された発電機（１８）が連動して発電する。以上の繰り返しによって発電がされるとともに、水の循環が促され、また、波のエネルギーの変換および傾斜部（３）の傾斜面（３ｂ）上で波の収斂、波打ち作用、砕波現象などの繰り返しによって波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）の後方側では消波される。放水ホース（２５）は、海底（ＳＧ）近くまで垂下させておくことが好ましいが、波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）による消波も必要とする場合には、放水ホース（２５）を曲げ、スカート（５）の側壁部を貫通させて波エネルギー利用装置（１，１Ａ，１Ｂ）の側部に放水することにより、一層に消波効果を高めることができる。
【００３０】
本体（１０Ａ，１０Ｂ）にプール（６）内の水を排出する放水部（２２，３１）を設け、逆止弁（２４，３４，３６）によって放水部（２２，３１）を塞いだり、開いたりすることにより、プール（６）からの水の放水を妨げることなく、本体（１０Ａ，１０Ｂ）外部からプール（６）内への水の浸入を防止することができる。
【００３１】
［５］および［６］に記載の波エネルギー利用装置（１Ｃ）は、開口（３ａ）からプール（６）内に進入した水がプール（６）の上部収容室（６ａ）に配置した第１水車（４３）を回転させると、下部収容室（６ｂ）に配置した第２水車（４６）が連動して回転し、一旦、取水管（４８）から下部収容室（６ｂ）に取り込んだ水を第２連通部（４７）を介して放水管（４９）から本体（１０Ｃ）の外に放水する。これにより、所望の領域にある水を所望の場所で放水することができる。
【００３２】
［７］および［８］に記載の波エネルギー利用装置（１Ｄ）は、傾斜面（３ｂ）を遡上してプール（６）に進入した表面水が第１水車（１６０）を回転させることにより、この第１水車（１６０）の回転に連動した第２水車（５６）を回転させて海底（ＳＧ）付近から比較的温度の低い冷水を取水管（５７）を通じて汲み上げる。この冷水は、温度差発電装置（１００）の凝縮器（５９）に供給される。凝縮器（５９）は、作動流体を凝縮して液化する。この液化した作動流体はポンプ（７１）によって蒸発器（６３）に送られる。
【００３３】
蒸発器（６３）には、第１水車（１６０）を回転させた温度の高い表面水が供給されており、凝縮した作動流体を気化させる。気化した作動流体はタービン（７２）に送られて、タービン（７２）を回転させる。このタービン（７２）の回転によって発電機（７４）が駆動して発電する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にかかる波エネルギー利用装置によれば、傾斜面を遡上してプールに入った水の水位差を利用して水車を回転させることができる。この水車の回転力を発電機に伝達して発電機を駆動することにより、自然エネルギーである波のエネルギーを利用した効率の良い発電をすることができる。また、傾斜部の斜面を遡上する側の波やスカートの網目を通過する波を消波することができる。
【００３５】
また、水車の回転力を水の汲み上げに利用することにより、大量の水を積極的に送水することができる。この大量送水と上記発電とは同時に達成することもできる。
【００３６】
また、温度差発電装置を備え、汲み上げた冷水を温度差発電装置の凝縮器に供給し、プールに入る温度の高い表面水を温度差発電装置の蒸発器に供給することにより、温度差発電装置による発電をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面に基づいて本発明の好適な各種の実施の形態を説明する。  
図１から図４までは、本発明の第１の実施の形態を示している。  
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置の内部構造を示す縦断面図であり、図２は、図１の波エネルギー利用装置の平面図である。  
波エネルギー利用装置１（以下、単に装置１とも記す。）は、波の発生する水域に浮遊するように設置して波のエネルギーを変換して利用したり、消波したりするものである。
【００３８】
図１に示したように、本発明の波エネルギー利用装置１は、本体１０が水底ＳＧから係留装置２により係留されており、水面Ｓ上に浮遊している。水面Ｓに浮遊した本体１０は、中心部が水面Ｓよりやや上方に突き出すように浮力を調整してある。水面下側の下端側周縁（水面下端側の周縁）から上向きに中心部に向って傾斜した傾斜面３ｂを成すように板状の傾斜部３を有している。
【００３９】
図２に示したように、傾斜部３全体の平面形状は、下端側周縁がほぼ均等な長さの辺からなり、ほぼ正多角形をなしている。この平面形状は、四角形、円形、楕円形などにしてもよい。
【００４０】
波エネルギー利用装置１のほぼ中心部、すなわち、傾斜部３の中心部には開口３ａが形成されている。この開口３ａの周縁から傾斜面３ｂ上を傾斜部３の下端側周縁に向ってほぼ均等の角度をもって放射状に板状の収斂堤１１が立設されている。この収斂堤１１の内部には浮力室１２が形成されている。但し、この浮力室１２は、必ずしも必要ではない。
【００４１】
傾斜部３の下端側周縁は屈曲して側壁４を形成している。この側壁４は、波浪などによる動揺性などの改善のための重りを兼ねるものであり、肉厚の厚い鋼板や鋼材等の比較的しっかりとした、重量の稼げる素材で製作されている。これにより、側壁４は装置全体の合成重心の位置を低くする役目を果たしているので、装置１全体の安定性を保つことができる。この側壁４は、後述するスカート５によって囲まれるように配設されている。
【００４２】
図３は、本体の下端側周縁の一部を拡大して示す拡大平面図である。  
傾斜部３の傾斜面３ｂ上に立設されている収斂堤１１の最先端部にはガイドレール８２が設けられている。ガイドレール８２には、取付け台１４（図１参照）が設けられており、この取付け台１４にバランス浮体１３が取り付けられている。取付け台１４へのバランス浮体１３の取付けは、例えば、バンドやロープによる締付け、ボルト締め、あるいは溶接などによる。このバランス浮体１３は、傾斜部３の下端側周縁の全周にわたって取り付けられている。
【００４３】
バランス浮体１３は、約半分程度が水面Ｓ上に出て、残りの約半分は水面Ｓ下に没する程度に設定されている。これにより、設置水域に大波などが発生しても装置１全体が転倒しにくくなると同時に、船などに衝突された場合の緩衝装置の役目も果たしている。なお、このバランス浮体１３は、必ずしも必要なものではない。
【００４４】
図３および図４に示したように、ガイドレール８２と側壁４との間には、スカート５の格子８３が着脱可能に装着されている。スカート５は、側壁４の周縁を囲むように取り付けられている。スカート５は、可動或いは着脱可能なものであり、波エネルギー利用装置１の運搬時には上方に吊り上げたり、取り外したりしておくことができる。
【００４５】
スカート５の上縁部には吊り金具８５が設けられており、側壁４に設けられた不図示のフックに掛けられている。スカート５の格子８３は互いに向き合うガイドレール８２によって、ガイドされながら上下に動かすことができる。スカート５には、格子８３がガイドレール８２をスライドしたときに抜け落ちないように不図示のストッパーと締付け金具８４が設けられている。格子８３は、格子状に組んだ骨組みと各格子を覆う網目状の金網やプラスチック網から成っている。
【００４６】
このスカート５は、水面Ｓに浮遊している稼動時には本体１０の側壁４から水中に吊り下げておく。スカート５を吊り下げておくことにより、波による動揺や振動、傾きなどを抑制して本体１０の安定性を向上させることができる。また、スカート５の網目を通過する波を消波できるので、装置１全体による消波効果等を高めることができる。装置１による消波の例としては、波の来る側で傾斜部３の傾斜面３ｂを遡上する波の収斂、波打ち作用、砕波現象などの繰り返しによって成される消波がある。
【００４７】
スカート５は上記のように網目形状を有しており、波の水粒子の運動が波エネルギー利用装置１内に進入することを防止すると共に、水の流通を良くすることができる。スカート５は、潮汐や海流、水の流れなどの抵抗をできるだけ減ずることができるものを使用することが望ましい。また、波エネルギー利用装置１の姿勢の安定性を向上させるためにスカート５の下方には重り５ｂを設けてもよい（図１参照）。
【００４８】
このスカート５に囲まれた内側には、本体１０の傾斜部３の中心部に設けた開口３ａの下方に位置するプール６が配設されている。このプール６は、開口３ａの周縁近傍から下方に延びるプール側壁７と該プール側壁７から続くプール底部８とによって形成されており、開口３ａとほぼ同心に配設されている。プール底部８は、下から見た外形をコニカル状などにして、波エネルギー利用装置１の下方から来る波の揚圧力を減ずることが好ましい。
【００４９】
プール底部８には貫通孔１５ａが穿設された連通部１５が設けられており、この連通部１５には放水ホース２５が取り付けられている。この放水ホース２５は、サクションホースのような骨材が組み込まれているので、装置１外部の波浪の影響などを比較的受けにくい。この放水ホース２５は海底ＳＧ近くまで延びており、これにより、プール６は水中側と連通している。放水ホース２５は、途中から曲げてスカート５の側壁部を貫通させて装置１の側方に放水することにより、一層に消波効果を高めることができる。連通部１５には、水車１６が配設されている。
【００５０】
水車１６の回転軸１７は連通部１５の軸心方向を上方に向って延びており、水面上で発電機１８に連結されている。水車１６の回転力は、回転軸１７を介して発電機１８に伝えられる。貫通孔１５ａに入って水車１６を回転させた水は、放水ホース２５を介して波エネルギー利用装置１の外部へ放水される。
【００５１】
プール６のプール側壁７の外側には、このプール側壁７を囲む浮力室９が形成されている。この浮力室９は、プール側壁７と傾斜部３の下面と底部９ａとによって密閉可能な空間として形成されている。浮力室９には浮力の調整のためのバラスト水が出入りする、不図示のノズルや通気配管ならびにポンプ装置、波浪の大小による装置の浮沈コントロール設備などが設けられている。
【００５２】
したがって、波エネルギー利用装置１は、水中で装置１の下方に位置する傾斜部３の周縁や側壁４、スカート５、重り５ｂなどの「重り」と、水面Ｓ上に設けられたバランス浮体１３、本体１０の中心部近くに設けられ、比較的水面Ｓ近くに位置する浮力室９や、収斂堤１１内でほぼ水面Ｓ上に位置する浮力室１２などの関係などから、浮心と重心の位置を算出し、起き上がりこぼしの原理や、やじろべえなどの原理を踏まえた上で、装置１全体が転倒しないように設計されている。
【００５３】
次に作用を説明する。  
波エネルギー利用装置１は、水面Ｓ上に浮かぶ浮遊物体であると同時に、傾斜部３の傾斜面３ｂが渚と同様の作用をする浮遊渚と言えるものであり、波の発生する水域に設置される。波エネルギー利用装置１の平面形状は、傾斜部３が均等なリング状の多角形をなしているために、波がどの方向から来てもほぼ同様の作動ができ、ほぼ同様の効果が得られるので、特定の設置方向はない。
【００５４】
設置した波エネルギー利用装置１に向って、例えば図１の紙面上で左方向から波Ｗが来たとすると、先ず、バランス浮体１３に波Ｗが当たるか直接に傾斜部３の傾斜面３ｂすなわち、渚に上がる。バランス浮体１３は前記したとおり、所定の間隔を保ちながら収斂堤１１の延長線上に配置されているので、バランス浮体１３に当たった波Ｗはバランス浮体１３の両側に分かれて側壁４の上を通過して収斂堤１１で仕切られた傾斜部３の傾斜面３ｂに上がる。
【００５５】
波は各々の収斂堤１１で仕切られた各々の傾斜面３ｂを、中心部に向って夫々の角度に屈折し、夫々の時間差を持って上昇する。傾斜面３ｂは、本体１０の中心部に進むに従って収斂堤１１によって収斂されているので、傾斜面３ｂを遡上する波Ｗは、絞り上げられるような収斂作用の現象で収斂されて波高が大きくなる。波は、各々の渚における傾斜部３の傾斜面３ｂ上で波の収斂、波打ち作用、砕波現象などを繰り返しながら最後に傾斜部３の頂点を越波して開口３ａからプール６内に入る。
【００５６】
したがって波の進行方向に対して浮遊渚の正面の傾斜面３ｂに入った波Ｗと、収斂堤１１を境にした隣りの傾斜面３ｂに入った波Ｗとでは、入射時の時間差があると同時に波Ｗの入射角度（屈折角度）が異なることから、越波時には時間差が生じることになる。
【００５７】
波エネルギー利用装置１の作動を一定の時間で区切り、その間の水の流れを見れば、時計の針が回るようにある程度の均等な角速度をもって時計回りの流れと半時計回りの流れとが同時に起こるような現象でプール６内に入ることになる。このような現象はある程度の平滑化された入力とみなすこともできる。
【００５８】
これにより、大海にぽっかり浮かんだ小島のように、大海全体としてはある程度一定の方向に波が進行している場合でも、小島の中に立って小島そのものの波打ち際を見ればある程度方向性はあるものの、全周囲からその小島に波が押し寄せてくる。たとえば、大海の波の進行方向とは全く逆方向の下手側においても、波はある程度小波にはなっているものの、その側からもその小島に廻り波、返し波のような現象でその海岸線に打ち寄せてくる。この現象を本発明の装置１に利用して、どのような方向からどのような状況で入射してくる波であっても、効率よく収斂堤１１で区切られた傾斜部３の傾斜面３ｂ上に、すなわち浮遊渚内に有効に取り入れ、次々と越波してくる波を効率良くプール６内、すなわちプール６の上部収容室６ａ内に取り入れることができる。
【００５９】
プール６内に入った水は、傾斜面３ｂを遡上した所での水位と本体１０の外部の水の水位との水位差によって、すなわち、傾斜部３のヘッド差により、プール６の底部８に設けた連通部１５内の水車１６を回転させて放水ホース２５を通り波エネルギー利用装置１の外部へ放水される。これは、装置１外部の波におけるほぼ円形をなした水粒子の運動を、傾斜面３ｂを使って破壊させると同時に傾斜面３ｂによる水のヘッド差に変換したものである。
【００６０】
水車１６は回転軸１７とともに回転するので、回転軸１７に連結された発電機１８は、水車１６の回転に連動して発電する。以上の繰り返しによって波のエネルギーが発電機１８によって発電された電気エネルギーに変換され、また、水の循環が促されるので、最終的には波のエネルギーの消費と傾斜部３の傾斜面３ｂによる作用とで装置１の後方側は消波される。
【００６１】
水中のスカート５は、波の水粒子がスカート５の網目を通過するときに水粒子の運動を破壊し、波による揚圧力を押さえて波エネルギー利用装置１の上下動を減少させている。同時に、スカート５の自重による装置１全体の姿勢の安定性を向上させている。
【００６２】
このように、本実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１によれば、波のエネルギーを利用して発電ができる。
【００６３】
また、水面上の酸素リッチな表面水を水中の下層に送ることによって上下の水の鉛直交換や海水交換による養殖場、港湾、閉鎖性水域などにおける貧酸素水塊の防除ができ、延いては水質浄化ができることとなる。
【００６４】
また、波における水粒子の運動を破壊させる事により、消波効果を著しく高めることができる。このため、沖合い人工島や港湾、空港、発電所建設等の海洋土木建設事業などの土木建設分野、ならびに海洋開発などの分野において利用することができる。
【００６５】
次に、図５から図８までを参照しながら第２の実施の形態について説明する。  
なお、第１の実施の形態と同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。  
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置の縦断面図である。図６は、図５の波エネルギー利用装置の平面図である。本実施の形態では、水車１６を回した水を水中側に連通する放水ホース２５を備えず、水車１６を回した水を収容する下部収容室６ｂとこの下部収容室６ｂから傾斜部３の傾斜面３ｂまで通じた放水路２２（放水部）とを備え、この放水路２２から水を本体１０Ａの外に放水するようにしたものである。
【００６６】
本実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１Ａの本体１０Ａの平面上の外形は、第１の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１の外形と同様にほぼ正多角形をなしている。本体１０Ａには、開口３ａ、傾斜部３の傾斜面３ｂ上に設けられた収斂堤１１も第１の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１のものと同様である。
【００６７】
本実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１Ａは、本体１０Ａの中心部に有る開口３ａの下方に設けられたプール６が上下２段に画成された上部収容室６ａと下部収容室６ｂとからなっている。上部収容室６ａと下部収容室６ｂとは、仕切板１９によって仕切られている。上部収容室６ａの外周を囲むように浮力室９が形成されている。
【００６８】
プール側壁７のうち下部収容室６ｂの部分には下部収容室６ｂから水を放水路２２側に流すための排水穴２１が穿設され、傾斜面３ｂには放水路２２を流れてきた水を本体１０Ａの外に放水するための放水穴２３が穿設されている。これら穴２１，２３は放水路２２（放水部）によって繋がれている。放水路２２は、下部収容室６ｂ側の排水穴２１から傾斜面３ｂ側の放水穴２３に向って断面積が拡大した末広がりに形成されている。傾斜面３ｂには、放水穴２３に外部の水が浸水することを防止するための逆止弁２４が設けられている。このような穴２１，２３と放水路２２と逆止弁２４とが、収斂堤１１によって区切られた各傾斜面３ｂごとに２段に構成されている。なお、この穴２１，２３と放水路２２と逆止弁２４とは、各傾斜面３ｂごとに２組に限らず、１組であってもよいし、３組以上を設けてもよい。
【００６９】
プール６の仕切り板１９には、貫通孔１５ａが穿設された連通部１５が２つ設けられており、上部収容室６ａと下部収容室６ｂとを連通している。この連通部１５には、水車１６が配設されている。なお、連通部１５の数は２つに限定する必要はない。
【００７０】
図７は、水車１６を配設した連通部１５およびその近傍を示す拡大図である。図８は、図７の水量制御弁７７の近傍を示す平面図である。  
図７に示したように、連通部１５の貫通孔１５ａ内には、水車１６が収容された円筒状のケーシング７６が固定されている。ケーシング７６は、水車１６よりも下方の下端部に離隔部分７６ａを有し、この離隔部分７６ａにケーシング７６の軸心方向に交差する方向から出入りしてケーシング７６の下端部を開閉できる水量制御弁７７（制御弁）が配設されている。
【００７１】
水量制御弁７７は、連通部１５の近傍に配設された回動軸８０を中心にして回動することができる。水量制御弁７７は、ケーシング７６の径よりも大きい径を有し、ケーシング７６を塞ぐことができる大径部分７７ａとこの大径部分７７ａから延びて端部が回動軸８０に固定されたアーム７７ｂとを有している。ケーシング７６の外側には大径部分７７ａを上下から挟むようにして水量制御弁７７の動作をガイドする弁座７８が設けられている。弁座７８は水量制御弁７７の可動範囲全域で水量制御弁７７をガイドするが、ケーシング７６と交差する部分は貫通している。
【００７２】
この弁座７８は、複数のステー７９によって挟まれるようにして支持されている。このステー７９は、図８に示すように弁座７８の周縁部を複数個所で支持している。
【００７３】
水量制御弁７７の回動軸８０は、仕切り板１９にしっかりと固着された軸受８１を通って上部収容室６ａ側に延びている。この軸受８１の回転によって水量制御弁７７は回転し、大径部分７７ａの中心がケーシング７６の中心軸線上のＸ点にある位置で連通部１５を塞ぐことができ、大径部分７７ａの中心が弁座７８のＹ点にあるときは連通部１５が完全に開口されて水車１６からの吐出水を上部収容室６ａから下部収容室６ｂに流すことができる。回動軸８０を回転させて水量制御弁７７を開閉制御する自動制御装置（図示せず）が装置１Ａ上部に配設されている。この水量制御弁７７によって、連通部１５を通り抜ける水の量を制御することができる。
【００７４】
図５に示したように、紙面上で本体１０Ａの中心線より左側に波の山部があるときには左側の逆止弁２４は閉じている。一方、本体１０Ａの右側では波の谷部があり、逆止弁２４は開いて下部収容室６ｂ内の水は外部へ放出される。
【００７５】
次に作用を説明する。  
先ず、水面Ｓ上では波エネルギー利用装置１Ａの外部より装置内に入ってきた波は収斂堤１１にガイドされ、絞り上げられるような収斂作用の現象で波高を大きくしながら、傾斜部３の傾斜面３ｂ上を遡上する。この波が傾斜面３ｂ、すなわち浮遊渚上で波の収斂、砕波、波打ち作用などを発現させながら本体１０Ａの頂点部の開口３ａより越波してプール６の上部収容室６ａ内に入る。
【００７６】
この上部収容室６ａ内に入ったこの水は、プール６の仕切り板１９に開けた貫通孔１５ａ内の連通部１５内に配設したケーシング７６内に設けた水車１６を回転させてプール６の下部収容室６ｂに流れる。水車１６が回転すると、第１の実施の形態について説明したように水車１６の回転軸１７に連動して発電機１８が発電する。
【００７７】
下部収容室６ｂに流れたこの水は、本体１０Ａ外部の水面Ｓが低い側、すなわち波の谷部がある側の傾斜面３ｂに向って放水路２２を通り、逆止弁２４を押し開けて放水穴２３から本体１０Ａの外部へ放出される。このとき逆止弁２４の付近では、波の谷部であるために水粒子の運動は、波の谷部から山部に向って水を引き上げる方向に流れていることから、放水路２２内の水に吸引作用を生じさせると同時に、逆止弁２４の背圧を減少させることができるために、たとえ逆止弁２４が水中に没している場合でも水を効率良く本体１０Ａから外部へ放出することができる。
【００７８】
このときさらに波の水面が下がって逆止弁２４よりも下になった場合、すなわち波の山谷が図５に示した状態と同様の状態が円周上のどこかで生じている場合においては、これも放出水は無負荷で水面Ｓ上に放出されるために、非常に効率良く下部収容室６ｂから水を放水できる。したがって本発明の装置１Ａは波が傾斜面３ｂ上を上昇することによる水位の上昇と、波の谷部における水粒子の吸引作用による放出水の水位の降下により、双方で大幅な水位差を確保することができる。一方、波の山がある側の逆止弁２４は水をかぶっている部分が多いことと、水粒子の運動が逆止弁２４を閉じる（押圧する）方向に働くことのために、その圧力で逆止弁２４はしっかりと閉ざされる。
【００７９】
次に波の谷部における水の放出作用は、本体１０Ａの左側すなわち、波の進行方向の上流側や両サイドなど装置１Ａの全周囲で発生することが多い。このように逆止弁２４は波の進行に応じて本体１０Ａの全周囲で変化し、波の山がある部分では閉じ、谷がある部分では開く。したがって、本体１０Ａの開口３ａよりプール６の上部収容室６ａに入った水はプールされ、やや平滑化した入力水の水位と、逆止弁２４などから放出される放出水の水位差で水車１６を回転させることから、比較的大きな水位差で比較的安定した水車１６の回転が得られて効率よく発電が可能となる。
【００８０】
また、放水路２２が放水穴２３に向って末広がりとすることにより、放水時には放水穴２３における流速は小さくても排水穴２１における流速を上げるのに都合よい効果がある。またその反面、傾斜部３の外部より放水路２２内に水が逆流しようとする場合には、放水穴２３における流速に対し、排水穴２１の流速を上昇させることが抵抗となり排水穴２１の流速が上がりにくくなる。したがって放水時には放水量を上昇させやすく、逆流時には逆流防止効果がある。ただし、波エネルギー利用装置１Ａの経済性や施工上などの面から、この放水路２２の断面を末広がりにせず、ストレート管のようにしてもよい。
【００８１】
図９は、第２の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１Ａの変形例を示す断面図である。この変形例では、逆止弁２４を配設した位置が異なる。上記の波エネルギー利用装置１Ａでは、放水路２２の出口である放水穴２３が形成された傾斜面３ｂ上に逆止弁２４が配設されているが、この変形例のように、放水路２２の入口である排水穴２１側に逆止弁２４を配設してもよい。
【００８２】
次に、図１０および図１１を参照しながら第３の実施の形態について説明する。  
なお、上記の各実施の形態と同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。
図１０は、本発明の第３の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置の縦断面図である。図１１は、図１０の波エネルギー利用装置の平面図である。本実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１Ｂは、上記第２の実施の形態と同様のプール６の上部収容室６ａを備え、下部収容室６ｂとは異なる下部収容室６ｃを備え、下部収容室か６ｃからの放水手段が異なっている。プール６を上下に仕切る仕切り板１９の下方には下部収容室６ｃが設けられている。下部収容室６ｃは、底板２９とこの底板２９から続く側壁３０によって形成されている。この側壁３０には、下部収容室６ｃ内の水を次に説明する放水路３１（放水部）に流すための排水穴３３が穿設されている。下部収容室６ｃの側壁３０の外側には本体１Ｂの周縁に向って半径方向に複数の放水路３１が形成されている。各放水路３１は、傾斜部３の各傾斜面３ｂの下面と、底面部３２と、側壁３０と、浮力室９の外壁とから形成されている。側壁３０には排水穴３３を開放したり塞いだりするための逆止弁３４が設けられている。
【００８３】
放水路３１を塞ぐ傾斜面３ｂには、放水路３１を通ってきた水を本体１０Ｂの外に放水するための複数の放水穴３５が開けられており、それぞれの放水穴３５には放水穴３５を開閉する逆止弁３６が設けられている。尚、逆止弁３４と逆止弁３６とはプール６の下部収容室６ｃ内の水を傾斜面３ｂの上面方向に流すことはできるが、その反対方向の水の流れは止めることができるように設けられている。
【００８４】
次に作用を説明する。
【００８５】
図１０の紙面上において図示したように波エネルギー利用装置１Ｂ（以下、装置１Ｂとも記す。）の左手より波が到来したとする。すると傾斜面３ｂを遡上してきた波（水）は傾斜部３の開口３ａよりプール６の上部収容室６ａ内に入る。この水は水車１６を回転させて仕切り板１９の下方の下部収容室６ｃ内に流れる。このとき装置１Ｂの左側にある逆止弁３４と複数の逆止弁３６は閉じている。下部収容室６ｃ内に流れた水は下部収容室６ｃの右側の側壁３０にあけられた排水穴３３を開閉する逆止弁３４を開いて放水路３１に流れる。
【００８６】
放水路３１を流れてきた水は、右側の傾斜面３ｂに開けられた複数の放水穴３５の逆止弁３６のどれかを開けて本体１０Ｂの外へ放水する。このような一連の水の流れにおいて、水車１６とともに回転軸１７が回転すると回転軸１７の回転に連動した発電機１８が駆動して発電する。
【００８７】
このとき波が大きくなればなるほど下方の逆止弁３６、例えば最下位の逆止弁３６が大きく開くことになり、プール６の上部収容室６ａ内の水位と最下位の放水穴３５での水位との水位差を大きくすることができるため、発電効率の上昇に繋がる。
【００８８】
図１１に示したように本体１０Ｂの外形はほぼ円形であり、波がどちらの方向から来ても同様の動作をして、同様の効果が得られる。例えば中心線より左方向から波が来て傾斜面３ｂ上に波が入り最下位の逆止弁３６より順次に進み、本体１０Ｂの中心を過ぎて反対側の最上位の逆止弁３６から順次に進み、最下位の逆止弁３６の方まで進んできたものとする。このとき波の山は装置１Ｂの中心線より右側にあり、左側には波の谷が来ている。波の山の部分では逆止弁３６は水中に没し、谷の部分では逆止弁３６は空気中に露出する。前記したプール６の水位とこの谷の部分の水位差で水はプール６から逆止弁３４を開けて流れる。
【００８９】
ここで波は刻々と進行するものであるために、どこかで谷の部分が発生し、その部分の逆止弁３６が開くことになる。すなわち、傾斜部３の頂点部を越波し、プール６に入った水の水位とどこかで開いた逆止弁３６における水の水位差がこの波エネルギー利用装置１Ｂの水の落差となる。したがって一般的な装置では、傾斜部３の傾斜面３ｂで持ち上げた水位と静水面の水位差が装置の水の落差となるが、本発明では波の谷の部分で逆止弁３６の開けるところまでの部分が水の落差となるため、水の落差が非常に大きくなり結果的には著しい発電効率のアップとなる。
【００９０】
次に、図１２を参照しながら第４の実施の形態について説明する。  
図１２は、第４の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１Ｃを示す縦断面図である。なお、上記の各実施の形態と同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。
本実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１Ｃは、取水と送水の双方を積極的に行うことができるものである。傾斜部３の傾斜面３ｂを越波した波が入るプール６は仕切板１９によって上部収容室６ａと下部収容室６ｂとに仕切られている。
【００９１】
上部収容室６ａには、水中側に連通する連通部５０（第１連通部）が設けられており、連通部５０それぞれの水中側端部には放水ホース５１が接続されている。下部収容室６ｂの底部のほぼ中央には、水中から水を取り込む取水ホース４８（取水管）がノズルを介して取り付けられている。取水ホース４８の取水口側の先端部は、取水目的の水がある海底ＳＧに置かれている。
【００９２】
また、下部収容室６ｂは、取水ホース４８から下部収容室６ｂに取り込んだ水を本体１０Ｃの外に放水するための放水ホース４９（放水管）に連通している。放水ホース４９の放水口側の先端部は、放水を目的とする海底ＳＧの所定位置に置かれている。
【００９３】
プール側壁７の外側には、下部収容室６ｂと放水ホース４９とを連通させるリング管４７（第２連通部）が環状に設けられている。放水ホース４９は、ノズルによってリング管４７に接続されている。リング管４７は下部収容室６ｂ内に開口部分を有している。なお、リング管４７は、プール側壁７の内側に環状に設けてもよい。
【００９４】
それぞれの連通部５０内の上部収容室６ａ側には、水車４３（送水手段の第１水車）が配設されている。この水車４３が取り付けられた回転軸４４は、仕切り板１９を貫通するように取り付けられた軸受４５を通って下部収容室６ｂ側まで延びている。回転軸４４の下部収容室６ｂ側の端部内には水車４６（送水手段の第２水車）が取り付けられている。水車４６は、水車４３とともに回転して、取水ホース４８から下部収容室６ｂに取り込んだ水をリング管４７を介して放水ホース４９に送り込むものである。
【００９５】
次に作用を説明する。
【００９６】
上記の各実施の形態について説明したように収斂堤１１に区切られた傾斜面３ｂを遡上して開口３ａからプール６内の上部収容室６ａに入った水は、傾斜面３ｂを遡上した水の水位と本体１０Ｃの外部の水の水位との水位差によって水車４３を回転させた後、放水ホース５１より放水される。
【００９７】
このとき水車４３の回転は回転軸４４を介して水車４６に伝えられ水車４６が回転する。この回転によって取水ホース４８を介して目的の水が取水され、下部収容室６ｂに取り込まれる。下部収容室６ｂ内の水は、さらに水車４６の回転によってリング管４７に送られる。
【００９８】
リング管４７に送り込まれた水は、放水ホース４９に入って放水口から放水される。  
以上のようにして、本実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１Ｃは、水車４３の回転に連動して回転する水車４６によって水中から積極的に取水できるとともに、送水することができる。
【００９９】
なお、放水ホース４９は、波エネルギー利用装置１Ｃとは別の施設、例えば、タンク、プール、養殖場などに延ばして、そこで放水して水を供給するようにしてもよい。
【０１００】
以上のように、本発明にかかる波エネルギー利用装置によれば、積極的に大量に取水して送水することができるので、貧酸素水塊の防除や水質浄化、環境改善ができる。さらに、離島の港湾や半島端などに離岸堤として常設し、港湾などの浮消波装置として作動させておきながら、電力を得たり、深層水の取水拡散、養殖場への給水、換水、浄化或いは海水淡水化装置の動力源などを一基で複合的に賄ったりすることができて、離島や半島端におけるエネルギーセンターとしての役目を果たすことができる。
【０１０１】
次に、図１３および図１４を参照しながら第５の実施の形態について説明する。  
図１３は、第５の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置を示す縦断面図である。  
本実施の形態にかかる波エネルギー利用装置１Ｄは、波エネルギーを温度差発電に利用したことを特徴としている。なお、上記の各実施の形態と同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。
【０１０２】
開口３ａから下方に設けられたプール６には本体１０Ｄの外部の水中側に連通する連通部１５が設けられている。プール６の下方には表面水と深部の水との水温差を利用して発電する温度差発電装置１００を配設した発電室５５が設けられている。発電室５５は、浸水しないように密閉されている。温度差発電装置１００については、後述する。
【０１０３】
発電室５５には、表面水よりも水温の低い深部の冷水を水中から取り込むための取水ホース５７（取水管）が連結されている。この取水ホース５７は、発電室５５の中央部に設けられたノズルを介して連結されている。取水ホース５７には、後述する水車５６（送水手段の第２水車）の回転によって取水した冷水を温度差発電装置１００の凝縮器５９内に流通させる送水管５８（冷水流通手段の流通管）が連結されている。
【０１０４】
送水管５８は、冷水を温度差発電装置１００に流通させるために、発電室５５の底部から発電室５５内に入って凝縮器５９に連結されている。凝縮器５９には冷水を発電室５５の外部に放出するための送水管６０（冷水流通手段の流通管）が連結されている。送水管６０は傾斜部３の傾斜面３ｂに形成された放水口６１に通じている。
【０１０５】
また、発電室５５には、プール６内に収容された温度の高い表面水を温度差発電装置１００内の蒸発器６３内に流通させる送水管６４ａ（表面水流通手段の流通管）が配管されている。送水管６４ａの温水取水口６２がプール６内に配置されている。蒸発器６３には表面水を発電室５５の外部に放出するための送水管６４ｂ（表面水流通手段の流通管）が連結されている。
【０１０６】
連通部１５内には、水車１６０（送水手段の第１水車）が配置されている。この水車１６０の回転軸５２は、軸受などを介してプール６の底板５４を貫通し、更に発電室５５を貫通して取水ホース５７側のノズル内に達している。回転軸５２には、ノズル内で上記の水車５６が取り付けられている。したがって、水車１６０が回転すると、これに連動して水車５６も回転する。
【０１０７】
図１４は、図１３の発電室に配設される温度差発電装置を示すブロックである。
図１４に示した温度差発電装置１００は海洋温度差発電における一般的、代表的な基本サイクル（ランキンサイクル）を実行するものであるが、他にカリ−ナサイクル、ウエハラサイクルを実行するものであってもよい。
【０１０８】
温度差発電装置１００は、作動流体を凝縮させる凝縮器５９と、この凝縮器５９によって凝縮された作動流体を蒸発させる蒸発器６３と、凝縮された作動流体を蒸発器６３に送るポンプ７１と、蒸発器６３によって蒸発した作動流体によって回転するタービン７２と、このタービン７２の回転に連動して発電する発電機７４と、を備えている。作動流体は、例えば純粋なアンモニア、アンモニアと水との混合物などである。
【０１０９】
凝縮器５９のチューブ側には、冷水が送られてくる送水管５８と使用された冷水を送り出す送水管６０とが接続されている。凝縮器５９のシェル側には、タンク６９と連通する管６８が接続されている。凝縮器５９で凝縮された作動流体は凝縮器５９から管６８を通してタンク６９へ送られる。
【０１１０】
タンク６９は管７０によってポンプ７１を介して蒸発器６３のシェル側に連結されている。ポンプ７１は、タンク６９の作動流体を蒸発器６３へ十分に送ることができるだけの吐出能力を備えている。蒸発器６３のチューブ側には、温水取水口６２から取水した温度の高い表面水が送られてくる送水管６４ａと使用された表面水を送り出す送水管６４ｂとが接続されている。
【０１１１】
蒸発器６３は、管７３を介してタービン７２に連結されている。タービン７２の出力軸７２ａは発電機７４の回転軸と連結されている。したがって、タービン７２が回転すると発電機７４が回転して発電することができる。タービン７２の出口ノズルと凝縮器５９とは管７５によって結ばれている。すなわち、作動流体が凝縮器５９、タンク６９、ポンプ７１、蒸発器６３、タービン７２から凝縮器５９へと循環するものであり、これらの構成要素がランキンサイクルを構成するように配管構造をなしている。
【０１１２】
次に、作用を説明する。  
上記各実施の形態と同様に波がプール６に入る。この波は水車１６０を回転させた後、管６６を介して放水口６７より放水される。このとき水車１６０の回転とともに水車５６が回転する。この回転により、取水ホース５７を介して海底ＳＧ付近の冷水が取水される。
【０１１３】
この冷水は、送水管５８を通り、凝縮器５９内を流通してから送水管６０を通り放水口６１から放水される。これにより、作動流体であるアンモニアガスは冷やされ、凝縮して液体となる。液体となった作動流体は、タンク６９に流れ、ポンプ７１によって蒸発器６３へ送られる。
【０１１４】
蒸発器６３では、温水取水口６２で取水した温水が送水管６４ａを通して蒸発器６３に送られ、蒸発器６３内を流通して送水管６４ｂを通して放水口６５から放水される。これにより、蒸発器６３内で作動流体との熱交換が行われる。作動流体である冷温アンモニア液はここで温海水に暖められ蒸発し、液体から気体へ変わる。気化された作動流体は管７３でタービン７２に送られここでタービン７２を回転させて発電機７４を駆動させる。これにより、発電機７４が発電する。作動流体は凝縮器５９へ戻される。この一連のサイクルにより継続的に発電することができる。
【０１１５】
例えば伊豆諸島や小笠原、屋久島のような急深な海域で、これ以上ケーソンの設置が不可能とされてきた港湾でも、本装置における離岸提と発電装置の併用により、離島での電源確保と高速艇の入港稼働率を上昇させることができ、観光開発の促進や過疎化の防止が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置の縦断面図である。
【図２】図１の波エネルギー利用装置の平面図である。
【図３】図２の本体の下端側周縁の一部を拡大して示す拡大平面図である。
【図４】図１の本体の下端側周辺の一部を拡大して示す側面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置の縦断面図である。
【図６】図５の波エネルギー利用装置の平面図である。
【図７】図５における水車の近傍と発電機とを示す断面図である。
【図８】図７の水量制御弁の近傍を示す平面図である。
【図９】図５の波エネルギー利用装置の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置の縦断面図である。
【図１１】図１０の波エネルギー利用装置の平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置の縦断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態にかかる波エネルギー利用装置の縦断面図である。
【図１４】図１３の波エネルギー利用装置が備える温度差発電装置の発電サイクルを示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１７】
Ｓ…水面
ＳＧ…海底
Ｗ…波
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…波エネルギー利用装置
２…係留装置
３…傾斜部
３ａ…開口
３ｂ…傾斜面
４…側壁
５…スカート
５ｂ…重り
６…プール
６ａ…上部収容室
６ｂ…下部収容室
６ｃ…下部収容室
７…プール側壁
８…プール底部
９…浮力室
９ａ…底部
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…本体
１１…収斂堤
１２…浮力室
１３…バランス浮体
１４…取付け台
１５…連通部
１５ａ…貫通孔
１６…水車
１７…回転軸
１８…発電機
１９…仕切り板
２１…排水穴
２２…放水路（放水部）
２３…放水穴
２４…逆止弁
２５…放水ホース
２９…底板
３０…側壁
３１…放水路（放水部）
３２…底面部
３３…排水穴
３４，３６…逆止弁
３５…放水穴
３７…側壁
４３…水車
４４…回転軸
４５…軸受
４６…水車
４７…リング管（第２連通部）
４８…取水ホース（取水管）
４９…放水ホース（放水管）
５０…連通部（第１連通部）
５１…放水ホース
５２…回転軸
５４…底板
５５…発電室
５６…水車
５７…取水ホース（取水管）
５８…送水管
５９…凝縮器
６０…送水管
６１…放水口
６２…温水取水口
６３…蒸発器
６４ａ…送水管
６４ｂ…送水管
６５…放水口
６６…管
６７…放水口
６８…管
６９…タンク
７０…管
７１…ポンプ
７２…タービン
７２ａ…出力軸
７３…管
７４…発電機
７５…管
７６…ケーシング
７６ａ…離隔部分
７７…水量制御弁
７７ａ…大径部分
７７ｂ…アーム
７８…弁座
７９…ステー
８０…回動軸
８１…軸受
８２…ガイドレール
８３…格子
８４…締付け金具
８５…吊り金具
１００…温度差発電装置
１６０…水車
【図１】
2006283648.tif 000003
【図２】
2006283648.tif 000004
【図３】
2006283648.tif 000005
【図４】
2006283648.tif 000006
【図５】
2006283648.tif 000007
【図６】
2006283648.tif 000008
【図７】
2006283648.tif 000009
【図８】
2006283648.tif 000010
【図９】
2006283648.tif 000011
【図１０】
2006283648.tif 000012
【図１１】
2006283648.tif 000013
【図１２】
2006283648.tif 000014
【図１３】
2006283648.tif 000015
【図１４】
2006283648.tif 000016